DE10054802C2 - Verfahren zur Herstellung eines formstabilen Gelenkteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines formstabilen Gelenkteiles mit einer ersten Aufnahme und ei­ ner zweiten Aufnahme, wobei die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme in einem definierten Winkel zueinander an­ geordnet sind, und mindestens einem Lagerelement, welches in einer der Aufnahmen angeordnet ist.

Derartige formstabile Gelenkteile können in den verschie­ densten technischen Bereichen Anwendung finden. Insbesonde­ re im Kraftfahrzeugbau werden derartige Teile als sogenann­ te Pendelstützen eingesetzt.

Es ist bekannt, derartige Teile durch Gießen herzustellen. Dies erfordert jedoch die Verwendung einer relativ teuren Gussform, deren Einsatz grundsätzlich nur für größere Stückzahlen wirtschaftlich ist. Zudem müssen Gussteile nach dem Gießen vom Gussgrat und eventuell weiteren Gussrück­ ständen gereinigt werden. Ein derartiger Gussputz ist Zeit- und kostenaufwendig.

Es ist weiterhin bekannt, formstabile Gelenkteile mit zwei zueinander angewinkelten Durchgängen oder Nabenbereichen durch Schweißen herzustellen. Hierbei werden zwei hülsen­ förmige Körper über ein entsprechendes Blechverbindungs­ glied miteinander verschweißt. Aufgrund des beim Schweißen nicht völlig vermeidbaren Verzuges müssen derartige Schweißteile gerichtet werden, damit geforderte Lage- und Formtoleranzen erreicht werden. Ein derartiges Richten ist ebenfalls sehr zeit- und kostenaufwendig.

Aus der US 5 582 058 geht ein Verfahren zum Herstellen ei­ ner Spannschelle aus einem Blechstreifen hervor. Dieser Blechstreifen wird durch Stanzen und Biegen zu einer Schel­ le mit freien Enden geformt. Zum Spannen sind die freien Enden mittels einer Schraube aufeinander zu bewegbar.

Aus der US 4 275 489 ist ebenfalls eine Rohr- oder Schlauch­ klemme bekannt, die aus einer Platine hergestellt wird, welche zwei durch einen Schlitz verbundene Öffnungen auf­ weist. Diese Platine wird derart gebogen, dass diese Öff­ nungen koaxial angeordnet sind und sich zwei Platinen­ schenkel berühren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem das beschriebene formstabile Gelenkteil besonders einfach und formgenau und damit außer­ ordentlich wirtschaftlich gefertigt werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,

• - dass in eine ausgestanzte Blechplatine definiert beab­ standet zu einer Biegeachse mindestens eine Öffnung oder eine Einprägung zum Bilden der zweiten Aufnahme einge­ bracht wird,
• - dass in die Blechplatine im Bereich der Biegeachse eine Kontur zum Bilden der ersten Aufnahme eingeprägt wird,
• - dass beim Einbringen der mindestens einen Öffnung für die zweite Aufnahme an der Öffnung eine Auskragung ausgebil­ det wird, welche entgegengesetzt zu einer Biegerichtung gerichtet ist,
• - dass die Blechplatine unter Bildung zweier Platinen­ schenkel entlang der Biegeachse gebogen wird, wobei sich die Platinenschenkel berühren,
• - dass beim Biegen die eingeprägte Kontur zu der ersten Aufnahme ausgeformt wird und die zweite Aufnahme durch die Öffnung oder Einprägung gebildet wird,
• - dass die beiden Platinenschenkel formstabil miteinander verbunden werden, und
• - dass ein Lagerelement in einer der Aufnahmen eingebracht wird.

Auf diese Weise kann das formstabile Gelenkteil mit den zwei zueinander im Winkel stehenden Aufnahmen, welche einseitig oder beidseitig offen oder auch beidseitig geschlossen sind, in einfacher Weise aus einer Blechplatine geformt werden. Diese Verfahrensschritte können effizient weitgehend auf einer Presse durchgeführt werden, so dass die aufwendigen Putz- und Richtvorgänge wie beim Stand der Technik nicht anfallen.

Grundsätzlich kann die Blechplatine aus einem Material be­ stehen, welches nach dem Abschluss des Biegevorganges aus­ reichend kaltverfestigt und formstabil ist und keiner Weiterverarbeitung bedarf. Ein besonders formstabiles Verbin­ dungsteil wird jedoch erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass die beiden Platinenschenkel fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt werden. Zum Verschweißen kann be­ vorzugt eine elektrische Schweißzange eingesetzt werden, wobei die Klemmkraft der elektrischen Schweißzange gleich­ zeitig einen abschließenden Biegevorgang der beiden Plati­ nenschenkel bis zu deren gegenseitigen Kontakt durchführen kann, wobei in dieser Kontaktposition dann die Verschwei­ ßung erfolgt. Selbstverständlich kann die feste Verbindung der beiden Platinenschenkel auch mittels jeder anderen ge­ eigneten Befestigungsmethode, etwa Verschrauben, Verpressen oder Vernieten erfolgen. Das Verpressen umfasst auch ein formschlüssiges Übergreifen der Ränder durch Bördeln.

Es ist nach der Erfindung besonders zweckmäßig, dass in die Blechplatine spiegelsymmetrisch zu der Biegeachse eine zweite Öffnung oder Einprägung eingebracht wird und dass beim Biegen sich die erste Öffnung oder Einprägung mit der zweiten Öffnung oder Einprägung zum Bilden der zweiten Auf­ nahme überdeckt. Die Aufnahmen können dabei insbesondere rohr- oder topfförmig ausgebildet werden.

Es ist vorgesehen, dass beim Einbringen der mindestens einen Öffnung für die zweite Aufnahme an der Öffnung eine Auskra­ gung ausgebildet wird, welche entgegengerichtet zu einer Biegerichtung ist. Die Auskragung bildet dabei einen rohr­ förmigen Nabenbereich. Auf diese Weise ist die zweite Auf­ nahme nicht auf die Wanddicke der Blechplatine beschränkt, sondern das aus den Öffnungen verdrängte Blechmaterial kann in effizienter, materialsparender Weise zur Ausbildung der Nabe verwendet werden. Die Auskragungen an beiden Öffnungen sind bevorzugt symmetrisch. Diese können jedoch auch mit einer unterschiedlichen axialen Länge aus­ gebildet werden.

Eine besonders große Gestaltungsfreiheit ergibt sich da­ durch, dass die Aufnahmen im Querschnitt rund oder eckig ausgebildet werden. Runde bzw. zylindrische Aufnahmen sind insbesondere zur Aufnahme herkömmlicher Gleitbuchsen oder Wälzlager oder zum Durchgang von Rohren, Achsen oder Wellen geeignet. Besonders drehfeste Verbindungen lassen sich durch drei-, vier- oder mehreckige Aufnahmekonturen errei­ chen. Hierfür ist es lediglich erforderlich, die entspre­ chenden Stanz- oder Biegewerkzeuge anzupassen.

Die Kontur der ersten Aufnahme lässt sich erfindungsgemäß besonders einfach dadurch einstellen, dass beim Biegen die Blechplatine um einen Biegedorn geformt wird, dessen Außen­ kontur einer gewünschten Innenkontur der ersten Aufnahme entspricht. Wird ein zylindrischer oder ein quaderförmiger Biegedorn verwendet, ergibt sich entsprechend eine zylin­ drische oder viereckige Kontur der Aufnahme. Um diese Aus­ formung der ersten durchgehenden Aufnahme besonders formge­ nau durchzuführen, ist es sinnvoll, dass beim vorausgehen­ den Einprägen der Kontur im Bereich der Biegeachse eine an­ gepasste Vorform in diesem Bereich eingestellt wird.

Die Längsachsen der etwa rohrförmigen Aufnahmen können ent­ sprechend der Ausbildung der Blechplatine und der Anordnung der Biegeachse in nahezu jedem beliebigen spitzen Winkel zueinander angeordnet werden. Besonders bevorzugt ist je­ doch, dass die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme im Wesentlichen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet werden.

Für die meisten Anwendungen ist es ausreichend, dass zwei Aufnahmen in dem Gelenkteil vorgesehen werden. Es ist je­ doch auch erfindungsgemäß, dass mehr als zwei Aufnahmen ausgebildet werden. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur zwei sondern mehr Teile miteinander zu verbinden.

Bei dem Lagerelement kann es sich beispielsweise um eine Lagerbuchse oder um ein Wälzlager handeln. Das Lagerelement kann in der ersten Aufnahme nach einem vorausgehenden Bie­ gen der Blechplatine um die Biegeachse etwa um einen Drei­ viertelkreis beim abschließenden Biegevorgang eingebracht werden. Somit lässt sich auf einfache Weise eine Presspas­ sung herstellen. Selbstverständlich ist es möglich, das La­ gerelement in grundsätzlich bekannter Weise unter Ausbil­ dung einer Presspassung in die jeweilige Aufnahmeöffnung einzupressen. Eine weitere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, den Innenbereich der Aufnahmen zu gummieren und in dieser Gummierung die Lagerbuchse vorzusehen. So ist bei­ spielsweise bei einer Pendelstütze oder Zugstrebe eine zusätzliche Schwingungsdämpfung erreichbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann beson­ ders wirtschaftlich, wenn ein Ausstanzen der Blechplatine und der Öffnungen, das Auskragen, das Einprägen der Kontur, das Verdicken des Mittenbereiches und/oder das Biegen auf einer Presse ausgeführt wird. Die entsprechenden Verfah­ rensschritte können dabei mittels eines Folgeverbundwerk­ zeuges auf einer Presse in mehreren Stufen nacheinander oder in einer einzigen Anordnung der Blechplatine in einem Gesamtverbundwerkzeug ausgeführt werden.

Weiter ist bevorzugt, dass ein Mittenbereich der einge­ prägten Kontur vor dem Biegen verstärkt wird. Hierzu kann eine Wandverdickung im Mittenbereich eingestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dieser Mittenbereich ebenfalls zunächst mit einer Ausbau­ chung versehen werden, wobei sich die Längserstreckung der Blechplatine entsprechend dieser Ausbauchung verkürzt. Diese Ausbauchung kann dann in einem separaten Pressenzug unter Beibehalten der axialen Länge flachgedrückt und somit verdickt werden. Es kann so eine definierte Wandverdickung an dem Mittenbereich eingestellt werden, so dass bei dem nachfolgenden Biegevorgang eine ausreichende Festigkeit in diesem Mittenbereich gewährleistet ist.

Ein hergestelltes Gelenkteil, insbesondere eine Pendel­ stütze oder Zugstrebe für ein Kraftfahrzeug, umfasst ei­ ne erste Aufnahme und eine zweite Aufnahme, wobei die erste Aufnahme und die zweite Aufnahme in einem definierten Win­ kel zueinander angeordnet sind. Entsprechend der vorausge­ henden Beschreibung ist dieses Gelenkteil besonders wirt­ schaftlich und gleichwohl mit hoher Formgenauigkeit her­ stellbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben, welches schema­ tisch in der Zeichnung dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 bis Fig. 3 Querschnittsansichten durch die Blech­ platine in unterschiedlichen Verfahrens­ stadien;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht durch das fer­ tiggebogene Gelenkteil; und

Fig. 5 eine Seitenansicht zu dem Gelenkteil von Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 werden in eine Blechplatine 10 spiegelsymme­ trisch zu einer Biegeachse 20 zunächst Ausnehmungen 12 ein­ gestanzt. Durch eine entsprechende Ziehvorrichtung werden diese Ausnehmungen 12 auf einer Presse zu den Öffnungen 14 bzw. 15 unter Ausbildung zylindrischer Auskragungen 16 bzw. 17 aufgeweitet. Die Blechplatine 10 nach diesem Ziehvor­ gang ist in Fig. 2 dargestellt.

Gleichzeitig oder im Anschluss nach dem Umformvorgang gemäß Fig. 2 wird in dem Bereich entlang der Biegeachse 20 eine Kontur 18 eingeprägt. Diese Kontur 18 umfasst in dem seit­ lichen von der Biegachse 20 beabstandeten Randbereichen eine linke Vorprägung 22 bzw. eine rechte Vorprägung 23. Die Vorprägungen 22 und 23 bilden die untere Hälfte einer zu formenden ersten Aufnahme 31 und werden entsprechend dieser gewünschten Kontur geformt. Zwischen den beiden Vorprägun­ gen 22, 23 verbleibt ein Mittenbereich 24, welcher erst bei dem sich anschließenden Biegevorgang endgeformt wird. Der Mittenbereich 24 kann bezüglich der Wanddicke verstärkt werden.

Nach Ausformung der Öffnungen 14, 15 und der Kontur 18 wird die Blechplatine 10 um die Biegeachse 20 gebogen oder ge­ klappt. Dieser Biegevorgang kann zunächst in einem ersten Biegeschritt noch auf der Presse durchgeführt werden, auf welcher die vorausgegangenen Arbeitsschritte durchgeführt werden. Die erste rohrförmige Aufnahme 31 kann dabei etwa zu einem Dreiviertelkreis vorgeformt werden.

Die vorgeformte Blechplatine 10 kann dann in einem ab­ schließenden Fertigungsschritt um einen nicht dargestellten Biegedorn, dessen Außenkontur der Innenkontur der zu for­ menden ersten Aufnahme 31 entspricht, gebogen und endge­ formt werden. Dabei gelangen die beiden sich gegenüberlie­ genden Platinenschenkel 26, 27 in Kontakt, was in Fig. 4 dargestellt ist. In dieser Position überdecken sich die beiden Öffnungen 14 und 15 mit ihren jeweiligen Auskragung­ en 16, 17, so dass hierdurch eine zweite durchgehende Auf­ nahme 32 gebildet wird. In dieser Position können die bei­ den aneinanderliegenden Platinenschenkel 26, 27 zum Bilden eines fertigen Gelenkteiles 30 im Bereich eines Steges 36, welcher die beiden Aufnahmen 31, 32 miteinander verbindet, sowie im Bereich eines die zweite Aufnahme 32 umgebenden Saumes 38 verschweißt werden.

Bei dem fertigen Gelenkteil 30, welches gemäß den Fig. 4 und 5 eine sogenannte Pendelstütze darstellt, weist die erste Aufnahme 31 eine erste Längsachse 33 auf, welche zu einer zweiten Längsachse 34 der zweiten Aufnahme 32 in ei­ nem rechten Winkel steht. Winkeländerungen können bei­ spielsweise ohne weiteres auch dadurch erzeugt werden, in­ dem in einem nachfolgenden Kalibriervorgang der Steg 36 verformt, insbesondere gezielt verwindet wird.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines formstabilen Gelenkteiles (30) mit
einer ersten Aufnahme (31) und einer zweiten Auf­ nahme (32), wobei die erste Aufnahme (31) und die zweite Aufnahme (32) in einem definierten Winkel zu­ einander angeordnet sind, und
mindestens einem Lagerelement, welches in einer der Aufnahmen angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass in eine ausgestanzte Blechplatine (10) definiert beabstandet zu einer Biegeachse (20) mindestens eine Öffnung (14, 15) oder Einprägung zum Bilden der zweiten Aufnahme (32) eingebracht wird,
dass in die Blechplatine (10) im Bereich der Biege­ achse (20) eine Kontur (18) zum Bilden der ersten Aufnahme (31) eingeprägt wird,
dass beim Einbringen der mindestens einen Öffnung (14, 15) für die zweite Aufnahme (32) an der Öffnung (14, 15) eine Auskragung (16, 17) ausgebildet wird, welche entgegengesetzt zu einer Biegerichtung ge­ richtet ist,
dass die Blechplatine (10) unter Bildung zweier Pla­ tinenschenkel (26, 27) entlang der Biegeachse (20) gebogen wird, wobei sich die Platinenschenkel (26, 27) berühren,
dass beim Biegen die eingeprägte Kontur (18) zu der ersten Aufnahme (31) ausgeformt wird und die zweite Aufnahme (32) durch die Öffnung (14, 15) oder Ein­ prägung gebildet wird,
dass die beiden Platinenschenkel (26, 27) formstabil miteinander verbunden werden und
dass ein Lagerelement in einer der Aufnahmen (31, 32) eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Platinenschenkel (26, 27) miteinander verschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Blechplatine (10) spiegelsymmetrisch zu der Biegeachse (20) eine zweite Öffnung (15) oder Einprägung eingebracht wird und dass beim Biegen sich die erste Öffnung (14) oder Einprägung mit der zweiten Öffnung (15) oder Einprägung zum Bilden der zweiten Aufnahme (32) überdeckt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (31, 32) rund oder eckig ausgebil­ det werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Biegen die Blechplatine (10) um einen Bie­ gedorn geformt wird, dessen Außenkontur einer ge­ wünschten Innenkontur der ersten Aufnahme (31) ent­ spricht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (31) und die zweite Aufnahme (32) in einem rechten Winkel zueinander angeordnet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Aufnahmen (31, 32) ausgebildet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittenbereich (24) der eingeprägten Kontur (18) vor dem Biegen verstärkt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstanzen der Blechplatine (10) und Einbrin­ gen der Öffnungen (14, 15) oder Einprägungen, das Aus­ kragen, das Einprägen der Kontur (18), das Verdicken des Mittenbereiches (24) und/oder das Biegen auf einer Presse ausgeführt werden.